Завдання на виконання курсової роботи
з дисципліни "Поля і хвилі в системах технічного захисту інформації"
Розділ «Акустика»
Тема: «Розрахунок звукоізоляції приміщень та вибір заходів щодо її підвищення»
__________________
Постановка завдання (проблеми):
В одному з приміщень (кабінеті керівника підприємства, залі засідань, кімнаті для переговорів та ін.) проводиться захід (нарада, засідання тощо), на якому виголошується інформація з обмеженим доступом.
Зловмисник, який намагається отримати вказану інформацію, може бути:
а) у коридорі, в який виходять двері з приміщення, в якому проводиться захід;
б) за вікном приміщення, в якому проводиться захід;
в) у сусідньому приміщенні, відокремленому від приміщення, в якому проводиться захід, перегородкою.
Можливість отримання інформації з обмеженим доступом зловмисником обумовлена недостатньою звукоізоляцією перегородок, дверей та/або вікон, а також наявністю щілин в перегородках, дверях та/або вікнах.
Проведені в процесі виконання курсової роботи розрахунки дозволять проаналізувати:
1. Від яких факторів залежить звукоізоляція перегородок, дверей і вікон.
2. Ступінь впливу малих і великих акустичних отворів на звукоізоляцію перегородок.
3. Ефективність різних способів підвищення звукоізоляції перегородок, вибрати найбільш ефективний спосіб підвищення звукоізоляції приміщень.
У процесі виконання курсової роботи необхідно:
1. Розрахувати необхідну звукоізоляцію приміщення.
2. Забезпечити необхідну звукоізоляцію приміщення шляхом застосування наступних заходів, спрямованих на підвищення звукоізоляції:
- застосування двошарової перегородки замість одношарової (для збільшення звукоізоляції перегородки між приміщенням, в якому проводиться захід, і сусідніми приміщеннями);
- усунення щілин між приміщенням, в якому проводиться захід, і сусідніми приміщеннями, а також щілин у дверях і вікнах (для збільшення звукоізоляції перегородки між приміщенням, в якому проводиться захід, і сусідніми приміщеннями, а також звукоізоляції дверей і вікон);
- обґрунтованим (грамотним) вибором матеріалу перегородки та дверей (для збільшення звукоізоляції перегородки між приміщенням, в якому проводиться захід, і сусідніми приміщеннями та коридором).
Вихідні дані для розрахунків та аналізу:
1. Рівень звукового тиску в приміщенні, в якому проводиться захід (еквівалентний рівню звукового тиску гучного приміщення).
2. Допустимий рівень звукового тиску за межами приміщення, в якому проводиться захід (еквівалентний рівню звукового тиску, що відповідає мінімальній чутливості людського вуха).
3. У процесі вирішення поставленої задачі для забезпечення необхідної звукоізоляції приміщення студентом має бути проведене обстеження приміщення, в процесі якого повинні бути визначені:
- геометричні параметри приміщення, в якому знаходиться джерело мовної інформації з обмеженим доступом;
- товщина перегородок;
- матеріал, з якого виготовлені перегородки і їх щільність;
- параметри великих і малих акустичних отворів (дверей, вікон, щілин) (при цьому розміри щілини повинні бути обрані такими, щоб на низьких частотах щілина була малим акустичним отвором, а на високих – великим акустичним отвором).
Конкретні геометричні розміри та інші характеристики приміщень, перегородок, акустичних отворів обираються студентом довільно. Результати проведеного обстеження приміщення у різних студентів повторюватися не повинні!
У процесі виконання курсової роботи повинна бути розрахована власна звукоізоляція наступних перегородок:
- між приміщенням, в якому проводиться захід, і сусіднім приміщенням при відсутності акустичних отворів для декількох випадків:
- одношарової перегородки (може не задовольняти вимогам звукоізоляції);
- двошарової перегородки, сума товщин шарів якої дорівнює товщині вихідної одношарової перегородки;
- одношарової перегородки між приміщенням, в якому проводиться захід і сусіднім приміщенням за наявності малого акустичного отвору (щілини);
- одношарової перегородки між приміщенням, в якому проводиться захід і коридором при закритих і трохи відкритих дверях (великий акустичний отвір) для одношарових і подвійних (двошарових) дверях;
- між приміщенням, в якому проводиться захід і простором за вікном (при зачиненому і відчиненому вікні).
Розрахунок власної звукоізоляції перегородок проводити за формулами, наведеними на лекціях і лабораторних заняттях, в діапазоні частот 20 Гц ... 20 кГц для наступних варіантів:
- нормальне падіння плоскої хвилі на нескінченну перегородку;
- перегородка в дифузному полі.
Побудувати графіки:
- частотних залежностей власної звукоізоляції одношарової перегородки при відсутності акустичних отворів, а також при наявності малих (щілини) і великих (двері та вікна) акустичних отворів в діапазоні частот 20 Гц ... 20 кГц;
- частотних залежностей власної звукоізоляції двошарової перегородки при відсутності акустичних отворів в діапазоні частот 20 Гц ... 20 кГц;
- залежності власної звукоізоляції одношарової перегородки з дверима як великим акустичним отвором на частотах 100 Гц і 1000 Гц від власної звукоізоляції двері) (випадки закритих і трохи відчинених дверей);
- залежності власної звукоізоляції одношарової перегородки з вікном як великим акустичним отвором на частотах 100 Гц і 1000 Гц від власної звукоізоляції вікна (випадки зачиненого і відчиненого вікна);
- залежності власної звукоізоляції одношарової перегородки з малим акустичним отвором (щілиною) від розмірів щілини (площі щілини і відношення її висоти і діаметра).
У роботі мають бути наведені:
1. Результати проведеного обстеження приміщення.
2. Короткий опис приміщень, перегородок та ін.
3. Результати розрахунків власної звукоізоляції одно- та двощарової перегородок, дверей і вікон.
4. Графік частотних залежностей власної звукоізоляції одношарової перегородки за відсутності та наявності великих і малих акустичних отворів (для можливості проведення порівняльного аналізу частотні залежності власної звукоізоляції для різних варіантів повинні бути наведені на одному графіку).
5. Графік залежності власної звукоізоляції одношарової перегородки з дверима як великим акустичним отвором на частотах 100 Гц і 1000 Гц від власної звукоізоляції двері і розмірів отвору.
6. Графік залежності власної звукоізоляції одношарової перегородки з малим акустичним отвором (щілиною) від розмірів щілини (площі щілини та відношення її висоти і діаметра).
7. Опис заходів, які мають бути застосовані для захисту акустичної (мовної) інформації (підвищення звукоізоляції приміщення, в якому виголошується інформація з обмеженим доступом), і оцінка їх ефективності (ступінь збільшення звукоізоляції приміщення).
8. Опис звукопоглинаючих матеріалів, що застосовуються для підвищення звукоізоляції.
9. Список використаної літератури.
__________________
Розділ «Магнітостатика»
Тема: «Магнітостатичне поле основних компонентів радіоелектронної апаратури»
__________________
Мета курсової роботи – навчитися самостійно користуватися основними законами та формулами магнітостатики для визначення небезпечних рівнів напруженості магнітного поля, яке створюють електричні струми, що протікають у провідниках сучасної радіоелектронної апаратури.
Курсова робота містить 4 задачі, кожна з яких складається з трьох частин:
1. Графічної, тобто рисунка, що пояснює хід міркувань над рішенням задачі.
2. Теоретичної, тобто основних законів, рівнянь, теорем, що використовуються під час виконання задачі.
3. Розрахункової, яка дає конкретну числову відповідь на поставлене питання.
Вступ
Під час виконання задач курсової роботи необхідно дотримуватися наступних рекомендації:
1. Детально опрацювати теоретичний матеріал за підручниками та лекційним матеріалом.
2. Уважно ознайомитися з розв’язками аналогічних задач з даної тематики. З’ясувати всі незрозумілі для себе моменти у розв’язанні задачі. За необхідності ще раз повернутися до підручника для більш глибокого опрацювання теоретичного матеріалу або ж звернутися за консультацією до викладача.
3. Перейти до самостійного розв’язку задач курсової роботи. При цьому варто керуватися загальною методологією розв’язку задач, а саме: а) зробити рисунок до задачі; б) з’ясувати сутність процесів, про які йдеться мова в задачі; в) встановити закони, які слід використати для розв’язання задачі, записати відповідні рівняння; г) провести математичні перетворення, отримати розв’язок у загальному вигляді, шукана величина повинна бути виражена через величини, що наведені в умові задачі; д) перевірити розмірність шуканої фізичної величини; е) підставити числові значення усіх величин до отриманих формул і знайти конкретні числові значення, фактично відповідь на поставлене питання в умові задачі.
Курсова робота має бути оформлена на аркушах білого паперу формату А4 і мати таку структуру: титульний аркуш; умова задачі; варіант з початковими даними; рисунок до задачі; теоретичні викладки; перевірка розмірності шуканої фізичної величини; числова відповідь на питання у задачі.
Графічні ілюстрації (рисунки) до кожної задачі виконуються на аркушах міліметрового паперу формату А4 і повинні відповідати рішенню задачі, бути зрозумілими та містити пояснення.
Визначення варіанту
Остання цифра номера залікової книжки визначає вихідні дані, які необхідні для розв’язування конкретної задачі, а передостання цифра вказує на варіант задачі 2.
Примітка. Задачу 2.1 виконують студенти у яких передостання цифра залікової
книжки – непарна, а задачу 2.2 виконують студенти у яких передостання цифра залікової
книжки – парна.
Задача 1
Визначити значення напруженості магнітного поля, яке збуджує тонкий прямолінійний нескінченно довгий дріт з електричним струмом 
на відстанях: 
, 
та 
.
Початкові дані наведені у табл. 1.
Таблиця 1
| Остання цифра залікової книжки | Відстань до дроту | Струм |
| 0 або 2 |  см |  А |
| 1 або 3 | дм | мА |
| 4 або 6 |  м |  мА |
| 5 або 8 |  м |  А |
| 7 або 9 |  мм |  мкА |
Методичні вказівки до виконання задачі 1
Для того щоб визначити напруженість магнітного поля необхідно користуватися законом Біо-Савара. Перед тим як застосовувати закон Біо-Савара необхідно знайти векторне помноження двох векторів: елементарного струму та радіус-вектора. Уважно визначте межі інтегрування по довжині дроту та розрахуйте напруженість сумарного магнітного поля використавши принцип суперпозиції. Для зручності інтегрування необхідно пам’ятати, що синус та косинус нескінченно малого кута фактично буде тим самим кутом.
Задача 2.1
На кільцеве осердя прямокутного перетину 
, що виконане з магнітного матеріалу з абсолютним значенням магнітної проникності 
, рівномірно намотано 
витків ізольованого тонкого дроту, по якому тече постійний струм . Внутрішній радіус осердя – . З урахуванням конкретних даних, наведених у табл. 2 необхідно визначити напруженість магнітного поля 
в будь-якій точці осердя.
Таблиця 2
| Остання цифра залікової книжки |  , Гн/м | , А |  , см |  , см | , см | |
 | 0,5 | |||||
 | ||||||
 | 2,5 | |||||
 | 2,5 | |||||
 | 0,095 | |||||
 | 0,8 | 2,5 | ||||
 | ||||||
 | 0, 06 | |||||
 | ||||||
 |
Примітка. Вважати, що абсолютна магнітна проникність повітря дорівнює 
Гн/м.
Методичні вказівки до виконання задачі 2.1
Для обчислення напруженості магнітного поля 
в будь-якій точці у середині осердя доцільно скористатися законом повного струму в інтегральній формі. Правильно визначивши елемент площі в декартових координатах, необхідно знайти магнітне поле в самому осерді.
Задача 2.2
На кільцеве осердя з коловим перетином діаметром , що виконане з магнітного матеріалу з абсолютним значенням магнітної проникності , рівномірно намотано 
витків ізольованого тонкого дроту, по якому тече постійний струм . Внутрішній радіус осердя – .
З урахуванням конкретних даних, наведених у табл. 3 необхідно визначити індуктивність котушки 
(розсіюванням магнітного потока можна знехтувати).
Таблиця 3
| Остання цифра залікової книжки | , Гн/м | , А | , см | , см | |
 | 1,5 | ||||
| | 0,22 | ||||
| | 0,9 | 1,2 | |||
 | 0,01 | ||||
| | 0,88 | 0,8 | |||
 | 0,66 | 1,5 | |||
 | 1,5 | 0,66 | 1,5 | ||
 | 0,6 | 0,8 | |||
 | 0,1 | 2,5 | |||
 | 2,5 | 1,2 |
Примітка. Вважати, що абсолютна магнітна проникність повітря дорівнює Гн/м.
Методичні вказівки до виконання задачі 2.2
Для обчислення напруженості магнітного поля в будь-якій точці у середині осердя доцільно скористатися законом повного струму в інтегральній формі. Правильно визначивши елемент площі в декартових координатах, необхідно спочатку знайти магнітне поле в самому осерді. Далі пов’язавши його з магнітним потоком в осерді, потрібно визначити власне магнітний потік. Через магнітний потік, що створюється в осерді можна легко визначити індуктивність котушки з осердям. Для зручності інтегрування необхідно здійснити перехід від прямокутних координат до сферичних.
Задача 3
Визначити напруженість магнітного поля на осі 
від замкненого колового витка радіусом по якому протікає струм . Вісь перпендикулярна площині витка. Виток виконаний з нескінченно тонкого дроту.
Початкові дані наведені у табл. 4.
Таблиця 4
| Остання цифра залікової книжки | Радіус витка | Струм | Відстань |
| 0 або 2 |  мм |  мА |  см |
| 1 або 3 |  см |  А |  м |
| 4 або 6 |  см |  А |  м |
| 5 або 8 | дм |  А |  м |
| 7 або 9 | м |  мА | см |
Методичні вказівки до виконання задачі 3
Для того щоб визначити напруженість магнітного поля необхідно користуватися законом Біо-Савара. Перед тим як застосовувати закон Біо-Савара необхідно знайти векторне помноження двох векторів: елементарного струму та радіус-вектора. Визначте межі інтегрування по довжині дроту та розрахуйте напруженість сумарного магнітного поля використавши принцип суперпозиції.
Для варіанта з відстанню 
(напруженість магнітного поля в центрі витка) потрібно спочатку вирішувати задачу у загальному випадку, коли 
, а потім брати до уваги, що .
Задача 4
На циліндричну пустотілу оправку радіусом намотана котушка в один шар, що створює безкаркасний циліндричний соленоїд. Довжина котушки – 
. Котушка містить витків ізольованого тонкого дроту, по якому протікає струм . Необхідно визначити напруженість магнітного поля на осі у середині котушки, а саме на відстані від центру котушки, ближче до її торця.
Початкові дані наведені у табл. 5.
Таблиця 5
| Остання цифра залікової книжки | Радіус витка | Довжина котушки | Струм | Кількість витків | Відстань |
| 0 або 2 | см |  дм |  А |  |  мм |
| 1 або 3 | м |  см | мА |  |  см |
| 4 або 6 | см |  см | А |  |  см |
| 5 або 8 | дм |  дм | А |  |  мм |
| 7 або 9 |  мм |  см |  мА |  |  см |
Методичні вказівки до виконання задачі 4
Задача 4 є логічним продовженням рішення задачі 3. Знайшовши напруженість магнітного поля від одного витка, потрібно тепер визначити напруженість поля від витків. Для цього інтеграл потрібно брати по всій довжині котушки, але до цього необхідно лише правильно визначити межі інтегрування.
Список літератури до розділу «Акустика»
1. ДСТУ 3515-97. Акустика и электроакустика. Термины и определения.
2. ГОСТ 27296-87. Защита от шума в строительстве. Звукоизоляция ограничивающих конструкций. Методы измерения.
3. Дідковський В.С., Луньова С.А. Основи архітектурної та фізіологічної акустики. Навчальний посібник. – К.: Наукова думка, 2001. – 424 с.
4. Боголепов И.И. Влияние акустических отверстий на звукоизоляцию строительных конструкций // Инженерно-строительный журнал. – 2009. - №1. – С.17-21
5. Радиовещание и электроакустика. Учебн. пособие для вузов / Под ред.
Ю.А. Ковалгина. – М.: Радио и связь, 1999. – 792 с.
6. Акустика: Справочник / А.П.Ефимов, А.В.Никонов, М.А.Сапожков, В.И.Шоров; под ред.М.А.Сапожкова. – 2-е изд.. – М.: Радио и связь, 1989. – 336с.
Список літератури до розділу «Магнітостатика»
1. Вольман В.И., Пименов Ю.В. Техническая электродинамика. – М.: Связь, 1971. –
487 с.
2. Гольдштейн А.Д., Зернов Н.В. Электромагнитные поля и волны. – М.: Сов. радио, 1971. – 662 с.
3. Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение радиоволн. – М.: Наука, 1989. – 544 с.
4. Марков Г.Т., Петров Б.М., Грудинская Г.П. Электродинамика и распространение радиоволн. – М.: Сов. радио, 1979. – 376 с.
5. Черенкова Е.Л., Чернышов О.В. Распространение радиоволн. – М.: Радио и связь, 1984. – 272 с.
6. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. – М.: Радио и связь, 1975. – 400 с.